Чтение онлайн

И, думалось мне, это еще оптимистичная оценка, потому что если черная дыра вращается с максимальной скоростью, то есть почти со скоростью света, ее горизонт событий должен уменьшиться вдвое (а то, что каждая черная дыра вращается, как и все звезды и все планеты, – это практически бесспорно). Так значит, видимая часть черной дыры станет еще меньше?

Над всеми этими вопросами я размышлял, сидя в один тоскливый день в боннской институтской библиотеке. Это было в середине 90-х. Просматривая специальную литературу, я неожиданно наткнулся на небольшую статью Джеймса Бардина. Этот американский астрофизик еще в 1973 году задумался о том, что было бы, если бы маленькая черная дыра прошла перед далекой звездой. Тогда эта задача была чисто академическим упражнением, и на самом деле с тех пор мало что изменилось: ведь чтобы увидеть это космическое событие, нужен оптический телескоп, по крайней мере в 100 раз больший, чем Земля. Тем не менее я уже вообразил себе черную тень, проходящую перед этим далеким солнцем, – почти как при транзите Венеры.

Но что-то тут меня смущало. На иллюстрации в конце статьи был изображен кружок, долженствующий показать, насколько большим окажется темное пятно, которое возникнет в результате поглощения света за горизонтом событий. Но круг выглядел слишком большим. Разве эта черная дыра не вращалась? Разве она не должна быть намного меньше, а точнее – в пять раз меньше – диаметра изображенного пятна?

Чем быстрее вращается черная дыра, тем ближе свет может подобраться к ней, когда пролетает мимо. Как будто он крутится на карусели и получает импульс из-за кривизны пространства-времени, в результате чего у него возникает возможность сбежать, в то время как если бы он не получил такого импульса, его поймали бы на более дальних подступах. Я думал, что именно по этой причине вращающиеся черные дыры должны казаться меньше. Но эта черная дыра казалась наблюдателю намного, намного больше, чем радиус горизонта событий.

И вдруг до меня дошло: черные дыры сами себя увеличивают! Они являются гигантскими гравитационными линзами, поскольку если они и умеют что-то делать хорошо, так это искривлять траекторию света. Вращение черной дыры тоже не представляло проблемы, так как, естественно, свет должен был обтекать черную дыру с обеих сторон. Правда, с одной стороны он проходит мимо черной дыры в направлении ее вращения и вплотную приближается к горизонту событий, но с другой стороны он вынужден двигаться против течения пространства-времени, и черная дыра может захватить его за пределами горизонта событий. То есть черная дыра далеко забрасывает сеть, чтобы поймать свет, пытающийся проскочить мимо нее.

И тут словно бы пелена упала с моих глаз. Если рисунок верен, а это рассуждение справедливо и применительно к “моей” черной дыре, то она должна была бы казаться в два с половиной раза больше, чем я полагал прежде даже при лучшем раскладе. Вращалась она или нет, для наблюдения было неважно – значение имела только масса, а ее мы точно знали.

В этом случае Земля (и, соответственно, база нашего интерферометра) оказалась бы для наших целей достаточно большой. Великая благодать! Может быть, я все-таки смогу увидеть “свою” черную дыру! И не только я – все смогут ее увидеть! Эта мысль поразила меня, как вспышка молнии. В моем воображении стала формироваться конкретная картинка. Теперь у меня была четкая цель. Я хотел заглянуть в “пасть” черной дыры! Я встал и начал беспокойно мерить шагами комнату.

Всякая идея, если ею не поделиться, подобна семени, которое не было брошено в землю. И поэтому я ходил на одну конференцию за другой и делился со всеми хорошими новостями, повторяя: “Да, мы сможем увидеть черную дыру”. Ведь попытаться получить изображение черной дыры можно было только в том случае, если бы мне удалось заинтересовать этим проектом коллег в разных странах, так как для осуществления замысла требовалась воля многих людей, преследующих общую цель. И для начала их всех нужно было вдохновить.

Однако пока все это было лишь теорией. Теории, конечно, хороши, но они не идут ни в какое сравнение с теориями, подкрепленными экспериментами. А эксперименты, в свою очередь, имеют смысл только тогда, когда полученные результаты можно обработать и проинтерпретировать с помощью теории. Хорошие эксперименты делают теории лучше и стимулируют появление новых идей, но они также стоят больших денег и усилий. А чтобы добиться необходимого финансирования, вам нужны заслуживающие доверия теории, которые могут предсказать то, что вы собираетесь увидеть. Вот и выходит, что наука – это всегда танго для двоих: для теории и эксперимента, где сначала ведет одна, а потом другой.

И теперь нам предстояло перестраивать работу на наших телескопах, переходя к все более и более высоким частотам, то есть к все более и более коротким волнам. Насколько близко можно подобраться к черной дыре? В 1994 году, после боннских измерений на длине волны 7 миллиметров, американская группа в обсерватории Хейстек в Бостоне, в которую входил, среди прочих, молодой радиоастроном Шеп Доулман, провела первый РСДБ-эксперимент на длине волны 3 миллиметра [117] . А мой боннский коллега Томас Кричбаум с помощью телескопов IRAM в Испании и Франции провел первое РСДБ-измерение на длине волны всего 1,3 миллиметра (частоте 230 ГГц) [118] . Тем не менее мы все еще не могли сказать, как выглядел этот объект. Эффект матового стекла нашей Галактики по-прежнему скрывал его истинную структуру, качество полученных данных было плохим, телескопов было слишком мало, а чувствительность измерительной системы была слишком низкой.

В 1996 году я организовал и скоординировал серию наблюдений, в ходе которых впервые исследовалась яркость Стрельца А* одновременно с помощью нескольких телескопов на разных длинах волн. К нам присоединились коллеги из Японии, Испании и США. Мы не смогли получить никаких изображений, но интерпретация наших данных подтвердила, что излучение миллиметрового диапазона длин волн действительно должно было исходить от горизонта событий. В своей статье мы сделали точное предсказание о том, что, регистрируя это излучение с помощью эксперимента РСДБ, мы должны будем увидеть горизонт событий [119] . Однако нам все еще было совершенно необходимо обсудить эту гипотезу с учеными всего мира.

Лучшее место для обсуждения – конференция, и поэтому в 1998 году мы с моей коллегой Анжелой Котера из Аризоны организовали семинар по вопросам, связанным с галактическим центром [120] . Тогда в Тусон приехали специалисты со всего мира. Мы специально выбрали отель посреди пустыни, чтобы никто не мог сбежать ночью и у нас было бы достаточно времени для бесед друг с другом.

На конференциях кофе-брейки и общие обеды часто важнее презентаций. “Я приехал не из-за презентаций, я приехал, чтобы выпить”, – как-то полушутя сказал мне один опытный коллега. Люди – существа социальные, и когда вы вместе едите и пьете, то узнаете друг о друге и друг от друга очень много такого, чего не прочитаете ни в одном научном журнале.

Как и предполагалось, на семинаре разгорелись горячие споры. У нас не было световых мечей, но зато почти все участники обзавелись недавно появившимися в продаже лазерными указками, так что на экране всегда плясали три или четыре красные точки. Все это действо разыгрывалось перед Чарлзом Таунсом – нашим почетным гостем, сидевшим в первом ряду. Тем самым Чарлзом Таунсом, чьими научно-популярными статьями о черной дыре в центре Млечного Пути я зачитывался, еще будучи студентом.

Интересно, заметил ли кто-нибудь забавность ситуации? Ведь Таунс был не просто ученым. Мы сражались на дешевых лазерных указках – а перед нами сидел человек, который в 1964-м, за два года до моего рождения, получил Нобелевскую премию за изобретение лазера. Но сам Чарлз Таунс, в отличие от нас, до сих пор использовал только традиционную комбинацию из телескопической указки и пальца! Казалось, его очень веселила детская радость, которую мы получали от его лазеров. Если бы кто-нибудь из присутствующих на мгновение задумался, то поразился бы, осознав, что всего лишь за одну человеческую жизнь открытие в области фундаментальной науки позволило создать предмет повседневного обихода.

В ходе дискуссий мы с Кричбаумом еще раз подчеркнули, что, используя РСДБ-методику на высоких частотах, мы могли бы добраться до черной дыры и увидеть ее структуру. Однако мой коллега Шеп Доулман был по-прежнему осторожен и утверждал, что высокочастотные сигналы могут испускаться облаками пыли, а не газом у горизонта событий черной дыры. Внезапно Таунс проснулся. “А посередине этой штуки нет дырки? – спросил он [121] . – Есть, – ответил я. – При более высоком разрешении в области излучения, которую мы могли бы наблюдать, возникнет в буквальном смысле «черная дыра»”. Очевидно, мы еще не нашли правильный термин для “этой штуки”.